电气自动化中节能设计技术的应用

邹林峰

（中国电建集团江西省电力设计院，江西 南昌 330096）

1 电气自动化节能设计技术应用的重要性

现阶段，我国工业生产使用的多种设备已经达到了电气自动化水平，因此电气自动化与人们日常生活具有非常紧密的联系，在生活的方方面面都可以看到电气自动化技术应用的影子。电气自动化技术作为新型技术领域应用的重要技术还需要进一步的突破和发展，近些年研究人员在电气自动化技术正常使用的基础上提出了节能设计的理念。在电气自动化水平上加强节能方面的设计，可以有效减少电能的恶意消耗和浪费，确保电网正常运行，减少陷入供电紧张问题的事故发生，避免输电受阻问题的出现。通过电气自动化节能设计，可以为城市生活的人民带来更好的发展空间，营造更舒适的居住环境。在进行工业生产时，电气自动化节能技术可以为各种电气设备的正常运行作出保障，延长设备的使用寿命，为企业带来更大的效益与价值。因此，现阶段加强电气自动化节能设计的研究具有重要意义，符合国家提出的可持续发展战略要求。

2 电气自动化节能设计技术

2.1 选用优质的变压器达到节能效果

变压器的选择与应用直接决定电气自动化体系的节能水平。因此，在选择变压器时需要格外注意，首先需要挑选环保性强的变压器，全面对变压器中的功率参数进行分析，使变压器有功功率消耗降低到最小值。其次，还需要确保流过变压器的电流一直处于稳定状态，检查时需要对三相电的实际电流进行分析，由此对变压器实际损耗电流的数据进行计算。如果条件允许还可以在体系中加装单向自动补偿装置，运用三相四线制供电的方法，降低电路中流过电流不均匀给体系整体带来的影响[1]。

2.2 减少传输过程中损耗的电能量

在传输过程中，由于导线上存在一定的电阻，会造成电能传输损耗、有功功率数值变低。但是对传输路线中的电流进行调整是很难实现的，减小传输过程中电能量损耗的唯一方法是降低导线上的电阻值。导线的电阻数值与导线的横截面积一直呈现反比例关系；导线的导电数值与导线的导电效果和导线的长度呈现正比例关系。因此，降低导线电阻的具体方法需要从如下4个方面进行。首先要挑选电导率极低的材质作为导线的材料，通过这种方式，可以把电能在线路传递过程中的损失降低到最小化。其次，导线的长度越短越好，在进行传输线路设计时，需要遵循两点之间直线最短的原则，尽量使导线走直路，使导线的数值达到最小状态。再次，变压器安装的位置应该在负荷中心周围，这也是缩短供电距离的一种重要方式。最后，最好选用横截面积较大的导线。导线的横截面积越大，电阻就越小，被损耗的电能量就越少，可以达到很好的节能效果，所以在经济条件允许的情况下，选择横截面积越大的导线效果越好。

2.3 充分运用无功功率补偿设备

在电网体系中，大多数电力设备如变压器、电动机等都涵盖在感性负载的范畴，其原理都与电磁感应有关，主要在实现能量转换的途径里，通过构建交变磁场的方式实现电力的传输。当传输体系一个周期内吸收的功率数值与释放出的功率数值相等时，产生的功率是无功功率。电网体系的感性负载在运行过程中，需要向这些设备附加提供相应的无功功率值。通过在电网体系中加装无功功率补偿装置的方式，对感性电抗消耗的无功功率做出补偿，使无功功率在电网体系中的流动率降低，不需要线路再输送多余的无功功率，由此可以减少线路和变压器产生的多余无功消耗。通过无功补偿的方式可以提高电网体系的功率因数，在工业生产中应用可以减少能源消耗，获得更高的经济效益，是一项比较有效的节能措施。所以，企业在挑选无功功率补偿设备时需要格外用心，并进行严格的检查，降低供电体系中不良问题出现的频率。企业在挑选无功功率补偿设备时需要注意如下4点内容。第一，要对工业设备的参数进行全面的分析。选择无功功率补偿设备时，要根据工业企业的生产状况进行合理的筛选，如对企业电压的负荷量、电容等数值进行全面的分析。第二，要严格依照电网体系的运行状况进行合理的筛选。电网体系的运行情况是无功功率补偿设备选取的主要依据。检查人员需要对线路的分布情况有一个全面的了解，根据线路的负载情况选择合适的补偿方法，对于负荷量较大的电路，可以运用动态补偿的方式满足需求；对于负荷量较小的电路，只需要通过静态补偿装置便可以达到应有的效果。一般动态补偿设备可以满足所有变压器、电动机等负荷设备的要求，起到良好的节能效果。第三，为了使补偿效果明显可以运用跟踪面广的模糊投切方式。这是由于传统模式下应用的补偿电容组电容器身的投切开关方式，不能达到节能设计的要求，分担方式存在不足，按比例分配的效果不够明显。第四，在环境允许的状况下，最好运用无功功率作为投切设定的参数值。通过这种设定方式，可以很好地避免投切震荡问题的出现。无功功率补偿装置在安装时最好进行实地安装，这种安装效果可以是补偿数值达到最大化，减少线路中的无功传输，提高电气自动化的节能效果[2]。

2.4 加装有源滤波器达到节能的效果

在电力系统自动运行的过程中，为了防止电网体系连接电气设备出现误动作，就一定要彻底消除谐波带来的影响。电气体系在运行过程中会产生谐波，谐波的出现会对电气设备的正常运行造成影响，降低其实际性能。谐波的危害具体有如下5个方面：（1）在输电发电的各个环节里加快设备绝缘位置的老化速度，并且会伴随设备噪声设备振动的出现；（2）会破坏电力体系的继电保护装置；（3）对计量仪表产生危害；（4）对通信设备产生干扰；（5）对电机设备造成影响，以及出现谐波过电压等现象[3]。

一般电气系统的电力设备如果数量较多，出现谐波的频率会大大增加。谐波电流在电网中产生的阻抗作用不断加强，电压和机波电压重叠在一起，使得电气系统中的电压出现严重的变形，造成了电气设备误动作的出现。在系统中加装有源滤波器，可以达到如下效果：首先提高电气系统的反应速度，让系统一直保持良好的动态效果；其次，能够提高功率的影响范围，使无功功率的补偿效果不断提升。

3 电气自动化节能设计技术的发展和应用

电气自动化是电气工程及其自动化的简称，这是一门电气信息领域近几年新出现的学科专业，但是在科学技术水平不断进步的影响下，专业的发展速度非常快，现阶段已经达到了相对成熟完善的水平。目前，在高科技产品生产过程中，电气自动化技术在其中起着非常大的作用。在航空、工业、农业以及国防等行业都具有很大影响。运用电气自动化技术设计出的设备多种多样，更应用在各行各业，无论是设计一个普通开关还是制造宇宙飞船都要用到电气自动化的相关技术。

电气自动化技术是电气行业中应用极广泛的一项技术，它与工业生产、生活日常都具有直接联系。灵活掌握这项技术的专业人员可以在与电气工程有关的许多专业工作，经过几年的实战磨练基本上都能够成为高级工程技术人才。

运用电气自动化技术可以使企业的生产成本不断降低，提高生产效率和产品品质，为企业带来更大的经济效益。通过这种方式不断提高自动化水平，也可以为企业带来更好的生产空间，解放越来越多的劳动力。为响应国家提出的可持续发展战略、推行节约资源的建设水平，在自动化技术应用时，要做好相应的节能减排工作。在未来生产过程中还要不断倡导节约资源、保护环境的思想，在技术水平中不断创新，形成新型节能技术，使电气化节能技术的应用范围不断扩大。

4 结 论

现阶段，我国社会经济水平不断提高，国家越来越注重节约能源方面的发展。绿色革命的思想在我国具有较大的倡导力度，节约能源已经被划在经济建设的重点任务中。我国的节能研究工作已经投入了大量的人力物力和资金成本，在电气自动化技术中结合节能设计理念，能够使生产工作向着更环保的方向发展，提高电气节能技术的应用范围。